Gestión técnica y organización de un Centro de Control de Energías Renovables

Transcripción

1 Luis Alberto Fernández Pérez Ingeniero Técnico Industrial en Electrónica Industrial del ICAI. Ingeniero en Organización Industrial de ICAI. 2º Premio mejor proyecto fin de carrera de la Asociación/Colegio de ingenieros del ICAI.Actualmente es Jefe del Centro de Control de Energías Renovables de EYRA (Energía y Recursos Ambientales), en el Centro de Control Villadiego (CECOVI). Gestión técnica y organización de un Centro de Control de Energías Renovables El presente artículo describe un proyecto real de íntegra aplicación en la actualidad, consistente en el diseño de un Centro de Control de Energías Renovables. Este proyecto fue desarrollado como proyecto fin de carrera de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería (ICAI) para una importante empresa generadora de energía en Régimen Especial. En la actualidad, el mencionado Centro de Control de Energías Renovables está homologado por Red Eléctrica de España, y funciona de forma ininterrumpida durante 24 horas al día los 365 días del año. Comentarios a: comentarios@icai.es Introducción Debido al elevado incremento en el sistema eléctrico de España de generadores de energía eléctrica en Régimen Especial en los últimos años, el Gobierno y el operador del sistema (Red Eléctrica), con objeto de garantizar la seguridad del suministro eléctrico a todos los españoles, han considerado la necesidad de que Red Eléctrica precise una interlocución en tiempo real con los generadores de energía en Régimen Especial que les permita: Conocer las condiciones y variables de funcionamiento de las instalaciones de generación. Emitir las instrucciones necesarias a los generadores sobre las condiciones de producción de forma que sean debidamente cumplidas por las instalaciones de generación correspondientes. 6 anales de mecánica y electricidad / julio-agosto 2008

2 Por tanto, una interlocución segura y eficiente entre Red Eléctrica y los generadores de energía eléctrica en Régimen Especial requiere la integración o adscripción de éstos a un Centro de Control de Generación de Energía Eléctrica en Régimen Especial, como ya ocurría anteriormente con las instalaciones pertenecientes al Régimen Ordinario. Estos Centros de Control deben estar provistos de una adecuada conexión a los Centros de Control de Red Eléctrica, con la suficiente capacidad de control, mando y seguimiento sobre la generación de energía eléctrica en Régimen Especial a ellos adscrita. A su vez, los Centros de Control de Generación de Energía Eléctrica en Régimen Especial deben estar dotados de recursos humanos suficientes y con la capacidad adecuada para garantizar una interlocución segura con Red Eléctrica y el funcionamiento permanente durante 24 horas al día todos los días del año. Todas estas necesidades motivaron la creación en junio de 2006, por parte de Red Eléctrica, de una infraestructura específica integrada en sus Centros de Control: el Centro de Control para Régimen Especial (CECRE), que asegura la interlocución con los Centros de Control de Generación de Energía Eléctrica en Régimen Especial. A su vez, el Real Decreto 1454/2005, de 2 de diciembre, por el que se modifican determinadas disposiciones relativas al sector eléctrico, estableció la obligación para todas las instalaciones del Régimen Especial con potencia instalada superior a 10 MW, de estar asociadas a un centro de control que actuaría como interlocutor del operador del sistema, transmitiendo las instrucciones a los distintos propietarios de dichas instalaciones o sus representantes, con objeto de garantizar en todo momento la fiabilidad del sistema eléctrico. Las obligaciones establecidas por el Real Decreto 1454/2005 se desarrollaron posteriormente en el Procedimiento de Operación, P.O.3.7 del 4 de octubre de 2006 que estableció los criterios para la programación de generación de régimen especial no gestionable. De acuerdo con los anteriores requerimientos, una importante empresa en el sector energético generadora de energía eléctrica en Régimen Especial decidió llevar a cabo la construcción de su propio centro de control interlocutor con el CECRE en lugar de adscribirse a uno externo de otra compañía. Así, el nuevo centro de control y operación interlocutor con el CECRE en el que actualmente están integradas todas las instalaciones de Energías Renovables (propias y externas) por parte de dicha empresa, recibe el nombre de CECOGER (Centro de Control de Generación de Energías Renovables). Esquema básico de funcionamiento del CECOGER En la Figura 1 se esquematiza el funcionamiento básico del CECOGER. Actualmente tiene implantado en su sistema instalaciones de generación de muy diversa tecnología, dando la cobertura legal necesaria, realizando el envío de señales de las diversas instalaciones Figura 1. Esquema básico de funcionamiento del Centro de Control de Generación de Energías Renovables (CECOGER) Eólica Solar CECOGER Biomasa CECRE Cogeneración Gestión técnica y organización de un Centro de Control de Energías Renovables 7

3 de generación adscritas a él y tomando el mando si fuese necesario regular la producción energética de las mismas ante una orden impuesta por el CECRE. Descripción del proyecto El proyecto realizado aborda la gestión técnica y organización del CECOGER indicado anteriormente. Se desarrolló una especificación técnica-funcional del sistema de control a implementar en el CECOGER dividido en diferentes módulos funcionales de seguridad, trazabilidad (operadores), configuración de entidades adscritas, operación en tiempo real, gestión de incidencias y descargos, despacho eléctrico, cálculos matemáticos, gestión de informes, gestión documental, gestión de back-up e interfaz web (acceso externo). Se hizo un análisis de viabilidad teniendo en cuenta todos los escenarios posibles y un análisis de sensibilidad económica entre CE- COGER y una futura instalación adscrita. Además, se realizó la completa organización del centro de control para que el personal de CECOGER pudiese operar en todo momento en unas condiciones seguras acorde con la legalidad. Este centro de control se diseñó no sólo para dar cumplimiento a la normativa legal vigente descrita anteriormente sino para que al mismo tiempo permita aumentar la eficiencia en la gestión de los recursos de generación renovable de la empresa, gracias a la posibilidad de respuesta a la operación remota en tiempo real, permitiendo así aprovechar al máximo los recursos energéticos de las instalaciones de generación, aumentando la disponibilidad de las mismas y optimizando al máximo todos sus recursos. Objetivos funcionales En este proyecto se han definido las características operativas y funcionales del mencionado centro de control que permiten un correcto funcionamiento del mismo con la mayor operatividad posible, estableciéndose los requisitos que debe cumplir la aplicación informática integrada en él. Dichos requisitos se han desglosado y clasificado en diferentes módulos funcionales descritos anteriormente, donde se clasifican todos los requerimientos que la empresa ha querido abordar con la construcción del Centro de Control de Energías Renovables (CECOGER), cumpliendo en todo momento con los requerimientos descritos en la normativa legal vigente. El objetivo del CECOGER por lo tanto es realizar la adquisición de información, monitorización, telemando y explotación de la información de las instalaciones de generación adscritas a él. Para ello el sistema de control implementado en el CECOGER tiene una serie de requisitos técnicos acorde con las necesidades legales y de la empresa generadora propietaria del CECOGER. De manera más detallada, se definen los siguientes objetivos funcionales que se desarrollaron en el proyecto y que tiene en la actualidad el CECOGER: Soporta los procesos de captura y gestión de la información procedente de las instalaciones de generación integradas en el CE- COGER. Da cobertura a las necesidades de información y actuación de los usuarios del CE- COGER, incluyendo la gestión de alarmas, el envío de consignas a las instalaciones de generación (sus correspondientes SCADA), la operación de la Subestación Eléctrica (SET), etc. Soporta el proceso de gestión de incidencias de operación, contemplando los distintos orígenes de las mismas, los flujos de tareas asociados, el registro de toda la información asociada, etc. Soporta las funciones de despacho eléctrico incluyendo la recepción de las consignas de producción y limitaciones del operador del sistema (REE), incluyendo la emisión de las órdenes desglosadas según las diferentes instalaciones. Incorpora funciones avanzadas de regulación de activa y reactiva para conseguir un mayor aprovechamiento de la red eléctrica y de las instalaciones, aportando alternativas a las consignas del operador del sistema (REE). Dispone de funciones de cálculo que permiten elaborar la información disponible de soporte para el seguimiento de la explotación de cada instalación, análisis de la disponibilidad de las mismas, obtención de estadísticas y mejora de la gestión del rendimiento de las máquinas e instalaciones. Explota toda la información del CECO- GER de forma centralizada, aportando capacidades de generación de informes y listados extraídos de la base de datos del sistema. Ofrece las funcionalidades necesarias para facilitar la monitorización del sistema y las comunicaciones. Dispone de un sistema seguro y eficaz de acceso a la información según el rol y permisos de cada usuario. 8 anales de mecánica y electricidad / julio-agosto 2008

4 Viabilidad En cuanto a la viabilidad del proyecto, se realizó un análisis de viabilidad económica del Centro de Control en distintos escenarios, que demuestran que el centro de control resulta viable económicamente para el escenario más probable. Salvo en escenarios muy críticos y poco probables donde el proyecto no resulta ser viable. Se realizó un análisis de sensibilidad económica entre CECOGER y una futura instalación adscrita a él, considerando que dicha instalación va a conseguir una mejora de disponibilidad (en torno al 1%) con las actuaciones remotas realizadas por los operadores de CECOGER. Analizando el porcentaje de disponibilidad que las empresas mantenedoras aseguran contractualmente con sus servicios y el coste que supone para la empresa el estar adscrita a CECOGER por los servicios que presta, se encontró un punto de equilibrio, a partir del cual la empresa adscrita al CECOGER empezaría a obtener beneficios con el mero hecho de que CECOGER con sus actuaciones aumentase un 0,5% la disponibilidad de su planta. Descripción técnica del CECOGER La descripción técnica del funcionamiento del CECOGER se explica mediante el diagrama que se muestra en la Figura 2: 1. Las instalaciones de generación de energía eléctrica transmiten datos de producción y estado de sus instalaciones. Estos datos son tratados de diferente manera por cada uno de los tecnólogos del mercado. 2. Las diferentes señales captadas de la planta hablan un lenguaje determinado en función de su tecnología. Dicho lenguaje es traducido a un lenguaje común a través del OPC situado en cada una de las instalaciones objeto de control, de forma que se optimiza el tráfico de la red. 3. Las señales estandarizadas son enviadas a un Centro de Procesamiento de Datos (CPD, búnker tecnológico) donde se procesa toda la información recogida de las diferentes instalaciones de generación mediante diferentes accesos de diferentes tecnologías a través de una red Privada (VPN) creada al efecto. 4. En dicho CPD durante 24 horas al día y 365 días al año se recogen, procesan en tiempo real y almacenan todos los datos que recibe de las diferentes instalaciones de generación. 5. Se remiten al CECRE las señales demandadas legalmente por Red Eléctrica de España en el protocolo estipulado a través de dos líneas dedicadas de comunicaciones. Para realizar esta tarea se cuenta con alta disponibilidad y redundancia en todos los sistemas, comunicaciones y personal. 6. En CECOGER, durante 24 horas al día los 365 días del año se estudia la información resultante de los procesos de CECOGER y de las órdenes enviadas por CECRE, tomando las decisiones oportunas y ejecutando mandos en remoto o presenciales sobre las instalaciones de generación que están bajo su responsabilidad. Figura 2. Diagrama de funcionamiento tecnológico del Centro de Control de Energías Renovables (CECOGER) 1 Eólica 2 CECOGER OPC Terrestre 6 Satelital Solar Satelital CECRE OPC Terrestre Cogeneración 3 principal fibra CPD 5 s dedicados Terrestre 4 Búnker tecnológico BBDD Aplicaciones Backup Gestión técnica y organización de un Centro de Control de Energías Renovables 9

5 Figura 3. Foto actual del Centro de Control de Generación de Energías Renovables. Organización del CECOGER En este proyecto también se ha diseñado la organización del CECOGER, desarrollando los diferentes procedimientos operativos para cada tipo de tecnología integrada en las diversas instalaciones de generación. Gracias a estos procedimientos de aplicación real, en la actualidad el operador del centro de control puede desempeñar sus funciones correctamente ante una consigna de limitación de potencia enviada por el operador del sistema al CECOGER y puede actuar ante diversas alarmas que puedan darse en cada instalación de generación, aumentando la eficiencia en la gestión de los recursos de generación renovable de dicha empresa. Estos procedimientos de operación fueron desarrollados y analizados minuciosamente para contemplar en todo momento todas las posibles incidencias que pudiesen darse en la operatividad ininterrumpida durante 24 horas al día los 365 días del año del centro de control, teniendo en cuenta prioritariamente al personal de mantenimiento que se encuentra en cada planta. De esta forma todas las decisiones y actuaciones remotas tomadas por los operadores del CECOGER, se realizan siempre en las máximas condiciones de seguridad tanto para el personal de la planta como para la propia instalación de generación en la que se opera. Conclusiones En síntesis, el proyecto realizado en cuanto a características operativas y funcionales descritas en los diferentes módulos del centro de control, cubre ampliamente en la actualidad con los requisitos exigidos legalmente, dando un valor añadido al Centro de Control de Energías Renovables (CE- COGER) que clientes externos saben valorar a la hora de elegir sus servicios, ya que las funciones de adquisición de información, monitorización, telemando y explotación de la información de cualquiera de las instalaciones de generación adscrita a dicho centro son de un nivel y calidad técnica de última generación. La rentabilidad de este proyecto se corrobora con un análisis de viabilidad económica en distintos escenarios, que demuestran cuantitativamente que el CECOGER es viable económicamente. Gracias a los protocolos de actuación elaborados con los que cuentan los operadores del CECOGER, éstos saben cómo actuar en cada momento y ante cualquier incidencia detectada en la consola de operaciones. Se reducirán así los tiempos de actuación en las incidencias detectadas y se optimizarán los diferentes recursos que la empresa posea para la resolución de dicha incidencia. En la actualidad CECOGER es un centro de control homologado por Red Eléctrica de España funcionando 24 horas al día los 365 días del año acorde con el trabajo desarrollado en éste proyecto. El operador puede dar servicio a Red Eléctrica ante cualquier limitación de potencia con total seguridad en el modo de operación, actuando remotamente desde el CE- COGER, según el protocolo de actuación elaborado para cada tipo de tecnología y aprobado por ambas partes. 10 anales de mecánica y electricidad / julio-agosto 2008